Blockchains beyond digital currencies: privacy-oriented implementations of industrial architectures

Abstract

Blockchain applicability has evolved beyond the cryptocurrency landscape over the past decade. The next generation Internet demands that different industrial applications are built on top of strong data privacy requirements. This doctoral dissertation studies the applicability of data privacy in blockchains and distributed ledgers through architecting and deploying dissimilar industry use cases. The enabling of privacy-oriented implementations over common industrial needs that concern user identification, copyright management, and cloud computing, enhances the ways data privacy is applied in each use case individually with regards to corresponding blockchain qualities. Particularly, in terms of user identification processes, a decentralized architecture with Know Your Customer processes preserving data privacy is implemented and analyzed throughout this work. Regarding copyrights management, the dissertation studies a related deployed implementation of consortium blockchain smart contracts on music industry rights management, while the latest presented use case of cloud computing proposes an unbiased Service Level Agreements assessment procedure leveraging smart contract isolation. Data privacy elaboration respects each of the aforementioned industrial architectures defining particular blockchain privacy layers. Conclusively, the dissertation discusses individually each use case's outcomes and future dimensions, and deduces a holistic architectural paradigm blockchain stack that envisions privacy applicability in next generation Internet.

Οι δυνατότητες ανάπτυξης εφαρμογών σε αλυσίδες-κορμού έχουν επεκταθεί την τελευταία δεκαετία σε μεγάλο βαθμό πέρα από τα κρυπτονομίσματα. Το Διαδίκτυο επόμενης γενιάς απαιτεί οι διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές να βασίζονται σε ισχυρές απαιτήσεις απορρήτου και ιδιωτικότητας δεδομένων. Σε αυτήν την διδακτορική διατριβή μελετάται η εφαρμοσιμότητα της ιδιωτικότητας δεδομένων σε δίκτυα αλυσίδας-κορμού μέσω της αρχιτεκτονικής σχεδίασης και ανάπτυξης ανόμοιων και ενιαίων εφαρμογών. Παρουσιάζονται σχετικές υλοποιήσεις με γνώμονα την προστασία της ιδιωτικότητας των δεδομένων σε κοινές βιομηχανικές αρχιτεκτονικές που αφορούν αναγνώριση της ταυτότητας χρηστών, διαχείριση πνευματικών δικαιωμάτων καθώς και συμφωνίες επιπέδου υπηρεσίας υπολογιστικού νέφους, ενώ αναλύονται οι τρόποι με τους οποίους εφαρμόζεται το απόρρητο δεδομένων ξεχωριστά σε κάθε περίπτωση χρήσης και ανάλογα με τις αντίστοιχες ιδιότητες της εκάστοτε αλυσίδας. Ειδικότερα, όσον αφορά τις διαδικασίες αναγνώρισης ταυτότητας χρηστών, μελετάται η ιδιωτικότητα διαδικασιών Know Your Customer σε συγκεκριμένα πλαίσια αποκεντρωμένης αρχιτεκτονικής αλυσίδας-κορμού και υλοποιείται αντίστοιχα στην παρούσα διατριβή. Όσον αφορά τη διαχείριση πνευματικών δικαιωμάτων, η διατριβή μελετά μια αποκεντρωμένη εφαρμογή έξυπνων συμβολαίων αλυσίδας-κορμού κοινοπραξίας που αφορά τη διαχείριση δικαιωμάτων στη μουσική βιομηχανία. Σχετικά με την περίπτωση χρήσης υπολογιστικού νέφους, προτείνεται μια αμερόληπτη διαδικασία αξιολόγησης συμφωνιών επιπέδου υπηρεσίας που αξιοποιεί την απομόνωση έξυπνων συμβολαίων σε επίπεδο υποδομής. Η ανάλυση της ιδιωτικότητας δεδομένων σε καθεμία από τις προαναφερθείσες βιομηχανικές αρχιτεκτονικές ορίζει συγκεκριμένα επίπεδα ιδιωτικότητας για την τεχνολογία της αλυσίδας-κορμού. Εν κατακλείδι, η διατριβή εξετάζει ξεχωριστά τα αποτελέσματα κάθε ενιαίας εφαρμογής και τις μελλοντικές τους διαστάσεις, και συνάγει μια ολιστική αρχιτεκτονική στοίβα της τεχνολογίας η οποία οραματίζεται τους διάφορους τρόπους εφαρμοσιμότητας της ιδιωτικότητας για το Διαδίκτυο επόμενης γενιάς.